Fiche technique LED SMD 0201 Rouge AlInGaP - Dimensions 2,0x1,25x0,8mm - Tension 2,0V - Puissance 120mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature pour montage en surface (SMD) au format 0201. Le composant utilise un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour émettre une lumière rouge. Conçu pour les processus d'assemblage automatisés, cette LED convient aux applications où l'espace est limité et nécessitant une indication d'état fiable ou un rétroéclairage.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce composant incluent son empreinte extrêmement compacte, sa compatibilité avec les équipements automatisés de prélèvement-placement et de soudage par refusion infrarouge à grand volume, ainsi que sa conformité aux directives environnementales RoHS. Sa taille miniature le rend idéal pour une intégration dans les assemblages électroniques modernes à haute densité. Les applications cibles couvrent un large éventail, incluant, sans s'y limiter, les équipements de télécommunication (ex. : téléphones portables), les dispositifs informatiques portables (ex. : ordinateurs portables), le matériel réseau, les appareils électroménagers et les panneaux de signalisation ou d'affichage intérieurs, où il peut servir d'indicateur d'état, de signal lumineux ou de rétroéclairage de façade.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est caractérisé dans des limites environnementales spécifiques pour garantir une fiabilité à long terme. Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Les limites clés incluent une dissipation de puissance de 120 mW, un courant direct continu de 30 mA et un courant direct de crête de 100 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La tension inverse maximale est de 5 V. La plage de température ambiante de fonctionnement est spécifiée de -30°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend de -40°C à +100°C. Il n'est pas recommandé d'utiliser le composant en dehors de ces valeurs.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances sont spécifiées dans des conditions de test standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA. L'intensité lumineuse (I_V) varie typiquement de 200 à 400 millicandelas (mcd). L'angle de vision, défini comme 2θ_1/2où l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est d'environ 110 degrés, indiquant un diagramme de vision large. La longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est centrée sur 631 nm. La longueur d'onde dominante (λ_d), qui définit la couleur perçue, se situe entre 619 nm et 629 nm. La tension directe (V_F) à 20 mA a une valeur typique de 2,0 V et un maximum de 2,4 V. Le composant offre une tension de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) de 2 kV (modèle du corps humain).

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir une cohérence dans la conception des applications, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de circuit en termes de chute de tension et de luminosité.

3.1 Classement de la tension directe (V_F)

La tension directe est catégorisée en plusieurs classes, chacune avec une valeur minimale et maximale définie mesurée à 20 mA. Par exemple, le code de classe VA1 couvre V_Fde 1,8V à 1,9V, tandis que VC2 couvre 2,3V à 2,4V. Une tolérance de ±0,10 V est appliquée au sein de chaque classe. Ce classement est crucial pour concevoir des pilotes à courant constant stables et garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.2 Classement de l'intensité lumineuse (I_V)

Le flux lumineux est classé en deux groupes principaux mesurés à 20 mA. La classe P1 inclut les LED avec une intensité de 200 mcd à 300 mcd, et la classe P2 inclut celles de 300 mcd à 400 mcd. Une tolérance de ±11 % est spécifiée pour chaque classe d'intensité. Cela permet aux concepteurs de choisir le niveau de luminosité approprié pour leur application, que ce soit pour des indicateurs à haute visibilité ou des voyants d'état à faible consommation.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex. : Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), leur comportement typique peut être décrit. La relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F) est exponentielle, caractéristique d'une diode. L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement spécifiée. La longueur d'onde dominante peut présenter un léger coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle peut se décaler vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température de jonction augmente. Le diagramme d'angle de vision est typiquement lambertien ou quasi-lambertien pour ce type de boîtier, fournissant un éclairage large et uniforme.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme au contour de boîtier standard EIA 0201. Les dimensions clés incluent une longueur de corps typique de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. La tolérance dimensionnelle est typiquement de ±0,2 mm sauf indication contraire. La lentille est transparente, et la couleur émise est le rouge provenant de la puce AlInGaP.

5.2 Pastille de soudure recommandée et polarité

Un motif de pastille est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Cette conception assure une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique. Le composant possède des bornes anode et cathode ; la polarité correcte doit être respectée lors du placement. La fiche technique inclut une illustration de la géométrie de pastille recommandée, avec les dimensions pour le masque de soudure et la pastille de cuivre.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de refusion suggéré, conforme à la norme J-STD-020B pour les procédés sans plomb, est fourni. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage entre 150°C et 200°C, un temps de préchauffage maximum de 120 secondes, une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus de 217°C (liquidus) limité à un maximum de 10 secondes. Il est essentiel de suivre la caractérisation spécifique à la carte PCB, car la conception de la carte et la masse thermique affectent le profil final.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont stockées dans leur sachet étanche d'origine avec dessiccant, elles doivent être conservées à ≤30°C et ≤70% d'HR et utilisées dans l'année. Une fois le sachet ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% d'HR. Les composants exposés aux conditions ambiantes pendant plus de 168 heures sont recommandés d'être séchés (baking) à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant soudage pour éviter les fissures "popcorn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager l'époxy du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

Les composants sont fournis conditionnés pour l'assemblage automatisé. Ils sont montés sur une bande porteuse gaufrée de 12 mm de large et enroulés sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 4000 pièces. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. Pour des quantités de commande inférieures à une bobine complète, une quantité minimale d'emballage de 500 pièces est disponible pour les restes.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour une luminosité constante, en particulier lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, il est fortement recommandé de piloter chaque LED avec sa propre résistance de limitation de courant connectée en série. Un schéma de circuit simple montrerait une source de tension (V_CC), une résistance (R_S), et la LED en série. La valeur de la résistance est calculée comme R_S= (V_CC- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant désiré I_F.

8.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent prendre en compte la gestion thermique. Bien que petite, la dissipation de puissance de 120 mW peut augmenter la température de jonction si le chemin thermique de la carte PCB est inadéquat, réduisant potentiellement le flux lumineux et la durée de vie. Le large angle de vision (110°) le rend adapté aux applications où l'indicateur doit être vu sous différents angles. La tenue ESD de 2 kV est typique pour les composants de qualité grand public ; une protection ESD externe supplémentaire peut être requise dans des environnements sévères.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED SMD plus grandes (ex. : 0603, 0805), le boîtier 0201 offre une réduction significative de l'espace sur carte, permettant des conceptions à plus haute densité. La technologie AlInGaP offre une haute efficacité lumineuse dans la gamme spectrale rouge/orange/ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La compatibilité spécifiée avec le soudage par refusion infrarouge et le préconditionnement JEDEC (Niveau 3) indique une aptitude aux processus d'assemblage standard à haute fiabilité courants dans l'industrie.

10. Questions fréquentes basées sur les paramètres techniques

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Une LED doit être pilotée avec une limitation de courant. La connecter directement à une source de tension ferait circuler un courant excessif, détruisant le composant. Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est la plus élevée. La longueur d'onde dominante (λ_d) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique pure qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Comment la température affecte-t-elle les performances ?

R : Typiquement, lorsque la température de jonction augmente, la tension directe diminue légèrement et le flux lumineux diminue. La longueur d'onde dominante peut également se décaler. Fonctionner dans la plage de température spécifiée est essentiel pour des performances stables.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Considérons un dispositif portable compact nécessitant plusieurs indicateurs d'état à faible puissance (alimentation, connexion Bluetooth, avertissement batterie). L'utilisation de LED rouges 0201 permet de les placer en un réseau serré sur le bord du dispositif. Une broche GPIO d'un microcontrôleur, configurée en sortie à drain ouvert, peut absorber le courant à travers chaque LED via une résistance série de 100Ω vers un rail 3,3V, fournissant un courant contrôlé d'environ (3,3V - 2,0V)/100Ω = 13 mA, ce qui est dans la zone de fonctionnement sûre et fournit une luminosité suffisante. Le large angle de vision garantit que les indicateurs sont visibles même lorsque le dispositif est porté.

12. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED AlInGaP est basée sur l'électroluminescence. Lorsqu'une tension de polarisation directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage semi-conducteur AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas est dans le spectre rouge (~631 nm de crête). La lentille en époxy encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED d'indication continue vers la miniaturisation (plus petit que le 0201), une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) et une fiabilité améliorée. L'intégration avec des circuits de contrôle embarqués (ex. : LED RGB adressables) est également répandue. Pour les indicateurs monochromes, l'accent reste sur l'obtention d'une couleur et d'une luminosité constantes dans des boîtiers ultra-petits tout en maintenant la compatibilité avec les processus d'assemblage SMT standard et en augmentant la robustesse face aux facteurs environnementaux comme l'humidité et les cycles thermiques.